Panneau solaire héliotrope à énergie positive

Portrait de fram

Bonjour à tous !

PRESENTATION
Des 3 projets qui m'avaient fait basculer dans le monde de l'Arduino, le panneau solaire héliotrope était le 3ème.
Un énorme merci à toutes les sources qui montraient que cela était possible, entre autres la discussion entre Sny et Alexandre et la présentation du kit solaire de BrownDogGadgets.com.

Voila ce que cela, après plusieurs jours, a donné:

A noter que le contrôle héliotrope se contente de viser le point le plus lumineux disponible qui n'est pas nécessairement le soleil.

OBJECTIF ET RESULTAT
Un des objectifs visés par ce montage était qu'il puisse assurer sa  propre alimentation et garantir son autonomie complète.
Dans la vidéo de présentation ci-dessus, vous remarquerez (si si !) que la diode du module TP4056 de la boutique du maker est passée au vert (i.e batteries chargées) plus ou moins tôt dans la journée, selon la luminosité rencontrée.
J'ai ensuite poussé le système dans ses limites en y connectant les deux batteries 18650 de la boutique du maker, préalablement déchargées.
Le challenge, le test "zéro": charger 8000mA...
Au 1er octobre: batteries affichant 3,05V à leur bornes, incapables de démarrer un Arduino Pro Mini ni d'allumer une LED...
Au 8 octobre, le module TP4056 est au vert, les batteries affichent 4,15V.

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A noter que les conditions n'étaient pas des plus idéales, le panneau solaire étant placé à l'extérieur dans une loggia couverte, orientée est (soleil le matin uniquement), le temps était au gris automnal, parfois pluvieux, et les nuits étaient plutôt fraîches.
Les time-lapse proviennent de 313 photos par jour prises de 7h00 à 20h00 toutes les 2'30.

MATERIEL
Assez classique.

Pour la partie panneau solaire "standard": le panneau solaire et le module de charge basé sur le TP4056 de la boutique du maker ainsi que 4 batteries INR18650-13Q SAMSUNG de 1300 mAh récupérées dans une batterie de perceuse sans fil (Mac Allister).

Pour la partie héliotrope: un Arduino Pro Mini 5V adapté (cf. la partie Energie Positive), 4 photorésistances LDR GL5528, 4 résistance de 10 Kohms (pont diviseur) et deux servomoteurs SG90 9g. A noter que l'alimentation de cette partie est finalement assurée par les batteries, donc 3,7V, et ça marche...
Tous les éléments sont connectés entre eux par une stripboard (cf. schéma fritzing dans le fichier attaché).

Pour le support: deux chutes de styroglass, un bout de panneau Isorel issu d'une palette de bouteille d'eau récupéré auprès de ma supererette, un bout de tasseau, les entretoises de la boutique du maker et une tête pour caméra FPV. Bon, quand j'aurai franchi le pas de l'imprimante 3D, ce sera certainement plus sexy...

ENERGIE POSITIVE
Le premier montage incluait un module boost step-up basé sur un LM2577S afin d'élever le 3,7V des batteries en 6V.
Le panneau fonctionnait convenablement mais la consommation du système dépassait la charge apportée par le panneau solaire et les batteries se trouvaient déchargées au bout d'un moment...
En premier lieu, le module boost step-up consomme à vide 7,43mA sous 3.7V. De plus, il semblait perturber l'Arduino (hachage lorsque les batteries étaient déchargées  ?).
Je l'ai retiré pour alimenter directement depuis les batteries (3,7V) et le système fonctionnait convenablement.
Ceci dit, la consommation du système dépassait encore la charge apportée par le panneau solaire.
Il fallait donc trouver comment réduire la consommation de l'Arduino Pro Mini.
Un grand merci à madcofee qui, dans un article sur "comment faire tourner pendant une année un ATmega328p à partir d'une pile bouton" donne une étude très détaillée.  J'en retiens, en résumé, que ma version de Pro Mini consomme 19.9 mA (seul sur ma breadboard, je confirme, c'est à dire sans compter le reste, servomoteurs et (photo)résistances) mais que cette consommation peut tomber à 0.0232 mA en:
 - retirant la LED d'alimentation,
 - le plaçant en Low Power (veille power down) avec un watch dog timer actif.
J'ai donc arraché (!!!) la LED d'alimentation et intégré la librairie LowPower à mon code. Le régulateur de tension a été conservé compte tenue de l'alimentation en provenance des batteries.
Et au final, la LED verte du module TP4056 s'allume au bout de quelques jours d'exposition extérieure.

SOURCES
Code Arduino: cf. fichier attaché. A noter qu'il intègre des sorties pour le debuggage vers le port série et un écran LCD 2004.
Fichier fritzing. Pour la stripboard.

Portrait de Alex

Bravo! Franchement c'est juste parfait!